Законы фотоэффекта
Законы фотоэффекта — это экспериментально установленные закономерности, описывающие, как фототок зависит от частоты и интенсивности падающего света. Они подтверждают квантовую природу света и являются частью явления фотоэффекта.
Основные закономерности
- Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта: минимальная частота \(\nu_0\), при которой фотоэффект ещё возможен. При \(\nu<\nu_0\) электроны не вылетают даже при очень ярком освещении.
- Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается с частотой света и не зависит от его интенсивности. Поэтому задерживающее напряжение определяется частотой.
- Число фотоэлектронов, вылетающих за единицу времени, а значит и фототок насыщения, пропорционально интенсивности света при неизменной частоте.
Здесь \(I_{\text{нас}}\) — фототок насыщения, а \(\mathcal{I}\) — интенсивность света. Увеличение интенсивности означает увеличение числа фотонов, падающих на поверхность за секунду, поэтому возрастает число выбитых электронов. Энергия каждого фотона при этом не меняется, если частота постоянна.
Если увеличить интенсивность монохроматического света в 2 раза, фототок насыщения также увеличится примерно в 2 раза, но максимальная энергия фотоэлектронов и задерживающее напряжение останутся прежними.
Интенсивность влияет главным образом на количество фотоэлектронов, а частота — на энергию каждого фотоэлектрона. Поэтому утверждение «чем ярче свет, тем больше энергия электронов» неверно. Пороговую частоту связывают с красной границей фотоэффекта, а зависимость энергии объясняет уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Как изменится фототок насыщения, если при той же частоте увеличить интенсивность света в 3 раза?
Главное
- Фотоэффект возможен только при частоте света не ниже пороговой.
- Максимальная энергия фотоэлектронов определяется частотой, а фототок насыщения — интенсивностью света.
- Увеличение яркости света не заменяет увеличение его частоты: эти параметры влияют на разные характеристики фотоэффекта.